5. Выбор питающих линий электропередачи

   1. Воздушные линии электропередачи

Выбор экономически целесообразного сечения высоковольтных линий (ВЛ) производят по экономической плотности тока . Величиназависит от материала провода и числа часов использования максимальной нагрузки в течение года. Сечение питающей линии электропередачи для выбранного напряжения определяется в следующей последовательности.

1. Ток линии в нормальном режиме, А,

(6.1)

2. Ток линии в послеаварийном режиме (ПАР), А,

(6.2)

где n– количество цепей на ЛЭП (n=2);

– среднее номинальное напряжение сети, равное 105 % от номинального напряжения, кВ;

– полная расчетная мощность предприятия, передаваемая по линии, кВт.

Сечение провода рассчитывается по экономической плотности тока, мм²:

, (6.3)

где – расчетный ток линии в нормальном режиме, А;

=1 – экономическая плотность тока, А/мм².

Полученное значение округляется в меньшую сторону и выбирается провод определенной марки [1].

Экономическая плотность тока зависит от числа часов использования предприятия, иными словами – от времени работы организации в год (приА/мм², при А/мм², приА/мм²) [1].

Трикотажный цехработает в три смены, тогда=5976 ч, тоА/мм²

Полученное сечение округляется до стандартного ближайшего значения. Выбираем неизолированный провод АС-95/16.

Выбранное сечение линии проверяется

по допустимому нагреву током в нормальном режиме:

(6.4)

99,02 ≤ 330

где – рабочий ток линии предприятия, А;

– допустимый ток выбранного провода, А;

по допустимому нагреву током в послеаварийном режиме:

(6.5)

188,61 ≤ 330

где − ток линии в послеаварийном режиме, А;

по потерям напряжения для двухцепной линии, питающей подстанцию, %:

(6.6)

(6.7)

где и– максимальная потеря напряжения в линии в нормальном и послеаварийном режимах, %;

l – длина линии, км;

P_зиQ_з– максимальные мощности предприятия, передаваемые по линии, МВт и МВ∙Ар;

r₀иx₀– сопротивления одной цепи линии на 1 км длины выбранного провода, Ом/км;

U_с –среднее номинальное напряжение сети, кВ.

2. Кабельные линии электропередачи

На территории предприятия устанавливаем два распределительных пункта. В случае установке меньшего количества не сможем подобрать силовые кабели 10 кВ (от ГПП до РП), которые пропускали бы значительно большие токи. Устанавливать большее количество РП на данном предприятии экономически не целесообразно.

Выбор кабельных линий производится по нагреву допустимым током в нормальном режиме:

(6.8)

где – рабочий ток линии предприятия, А;

– допустимый ток выбранного провода, А.

Табличные значения допустимых длительных токов приведены в источнике [1].

Практически условия работы кабельной линии всегда отличаются от нормируемых, поэтому приведенные в таблицах источника [1] значения допустимых длительных токовых нагрузок необходимо привести к реальным условиям эксплуатации кабельной линии, принимая соответствующие поправочные коэффициенты.

Допустимая токовая нагрузка жил кабелей в случае отклонения от нормируемых условий определяется по выражению, А:

, (6.9)

где I_т – табличное значение допустимого длительного тока нагрузки (для нормируемых условий) выбранного кабеля, А;

– коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (для воздуха – 0,61; для земли – 1,07);

– коэффициент, учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (для кабелей 0,4 кВ – 0,93; 6 кВ – 0,9; 10 кВ – 0,87);

– коэффициент, учитывающий фактическое тепловое сопротивление грунта (равный 1,13 для нормальной почвы, подвергающейся воздействию со стороны окружающей среды, и 0,87 для почвы, не подвергающейся воздействию со стороны окружающей среды);

– коэффициент, учитывающий фактическое рабочее напряжение (равный 1 при напряжении 10 кВ; 1,05 при 6 кВ; 1,09 при 3 кВ и менее).

Проверка кабельных линий производится по следующим параметрам:

по экономической плотности тока, мм²:

, (6.10)

где – расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме, А;

– экономическая плотность тока для выбранного кабеля, А/мм²[1].

Необходимо отметить, что экономическая плотность тока для кабельной линии зависит не только от но и от типа изоляции кабеля;

по нагреву допустимым током в послеаварийном режиме:

, (6.11)

где – коэффициент перегрузки, выбирается в зависимости от оболочки кабеля;

по термической стойкости к действию токов короткого замыкания:

(6.12)

где F– ранее выбранное сечение, мм²;

F_min– минимально допустимое сечение по условиям термической стойкости, мм².

Допустимое сечение по условиям термической стойкости определяется по выражению, мм²:

(6.13)

где I_{п 0}– периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания в начальный момент времени;

t_откл – время отключения короткого замыкания;

T_а– постоянная времени апериодической составляющей тока короткого замыкания;

–термический коэффициент, который принимает следующие значения[1]: 140 А∙с^1/2/мм²для кабелей с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией, 90 – для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией, 120 – для кабелей с медными жилами и поливинилхлоридной изоляцией, 75 А∙с^1/2/мм²– для кабелей с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией.

Произведем расчет и выбор сечение КЛ от РП1 до КТП1 (чулочно-вязальный цех).

Расчетная мощность в нормальном режиме для каждого подразделения (цеха), где установлена комплектная трансформаторная подстанция (КТП) определяется по формуле:

(6.14)

Расчетный ток в нормальном режиме:

(6.15)

где n- количество трансформаторов.

Расчетный ток в послеаварийном режиме:

(6.16)

Сечение кабельной линии по экономической плотности тока чулочно-вязального цеха по формуле 6.10:

Выбираем стандартное сечение провода равное 50 мм²для которогоI_пуэ=156 А.

Допустимая токовая нагрузка жил кабелей в случае отклонения от нормируемых условий определим по формуле 6.9:

I_допн.р.=156·1,07·0,87·1,13·1 = 164,10 А.

Допустимый длительный ток послеаварийного режима:

(6.17)

где k_пер- коэффициент перегрузки: для кабелей с бумажной изоляцией – 1,3; для кабелей из сшитого полиэтилена 1,1

Проверка выбранного кабеля выполняется по следующим условиям:

(6.18)

66,45 ≤ 164,10

(6.19)

132,90 ≤ 213,30

Расчеты и тип выбранных кабелей сводим в табл. 6.1.

Наносим на генеральный план схему транспортировки электрической энергии по территории предприятия, определяем при этом трассы кабельных линий (см. Приложение 2).

№	Адрес линии	Sрнр.ктп, кВА	Iрнр, А	Iрпар, А	Fст, мм2	k1	k2	k3	k4	Iпуэ, А	Iдопнр, А	Iдоппар, А	количество, марка, сечение КЛЭП
1	РП2 – КТП1	7250,9	66,45	132,90	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	4хАПвП 3х50 -10кВ
2	РП2 – КТП2	1002,5	27,56	55,12	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
3	РП1 – КТП3	1418,8	39,01	78,01	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
4	РП2 – КТП4	960,2	26,40	52,80	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
5	РП2 – КТП5	3704,9	101,86	203,71	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
6	РП2 – КТП6	744,3	20,46	40,93	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
7	РП2 – КТП7	10707,2	65,42	130,83	50,0	1,07	0,87	1,13	1	193	164,10	213,3	9хАПвП 3х70 -10кВ
8	РП1 – КТП8	5265,4	57,90	115,81	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	5хАПвП 3х50 -10кВ
9	РП2 – КТП9	804,9	22,13	44,26	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
10	РП1 – КТП10	356,8	19,62	39,24	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	1хАПвП 3х50 -10кВ
11	РП1 – КТП11	422,9	11,63	23,25	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
12	РП1 – КТП12	495,7	27,25	54,51	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
13	РП1 – КТП13	1060,0	29,14	58,28	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	2хАПвП 3х50 -10кВ
14	РП1 – КТП14	722,3	39,72	79,44	50,0	1,07	0,87	1,13	1	156	164,10	213,3	1хАПвП 3х50 -10кВ
15	ППЭЭ-РП1	9741,9	133,92	267,83	70	1,07	0,87	1,13	1	253	266,14	292,7	4хПвКВ 3х70/10
16	ППЭЭ-РП2	25174,9	346,07	692,13	300	1,07	0,87	1,13	1	604	635,36	698,9	4хПвПу 1х300/10

Таблица 6.1 – Выбор кабельных линий